Zatsit, l'imprimante 3D delta sans mécanique !

  • Auteur de la discussion Marc PELTIER
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V

victorjung

Compagnon
Bonjour,
Pour concilier la protection nécessaire à ton affaire et tes nobles convictions sur l'open source, tu peux protéger ton design au début, le temps de te lancer, et le mettre en open source dans un second temps...

C'est peut être également une bonne alternative, plusieurs projets ont fait ca, une fois les premières unitées produites et envoyées, les données sont publiées.
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
Bonjour à tous !

Comme je rencontre, sur tous les forums, pas mal de doutes sur la fiabilité à long terme des charnières en polypropylène, j'ai décidé de faire des tests systématiques, pour définir les limites d'emploi de la technologie que je propose, et prouver qu'elle est très pertinente pour une imprimante 3D Delta.

Voici ce que j'ai écrit sur le forum Reprap francophone :

La nuit porte conseil, et je pense que je devrais, en effet, faire des tests, pour disposer de plus de données objectives. Vous avez sans doute eu raison de me pousser à le faire : c'est bien pour me confronter à ce genre d'objection que je présente mon concept sur les forums...

De plus, comme personne ne s'est donné la peine de faire de tels tests, je pourrais en tirer de puissants arguments comparatifs. Je ne cherche pas à démolir les autres, mais si ces tests démontrent que Zatsit, en plus des qualités que j'ai déjà mises en avant, s'avère être parmi les solutions les plus fiables, j'aurai bien le droit de le dire ! [div=none]
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Le test que m'a suggéré Arthurwolf (faire inlassablement une croix au centre de la machine) ne permet que de répondre de façon binaire à la question : "1000 heures?". En tant que concepteur, je suis bien plus intéressé par une méthode plus analytique, qui me permettra d'explorer vraiment les limites de la technologie que je propose.

Si l'on cherche à caractériser les conditions physiques qui s'imposent à une articulation en général, on peut voir quatre catégories de variables :
. L'amplitude du mouvement, en degrés
. La fréquence, en hertz
. La température, en °C
. Les contraintes, en Newtons, cette catégorie devant se décliner en tension, compression, torsion le cas échéant, selon différents repères spatiaux.

On admettra intuitivement que certaines combinaisons de ces variables provoquent la destruction de n'importe quelle articulation en quelques secondes. En revanche, si les mouvements sont de très faible amplitude, à très basse fréquence, sans contrainte, et à température optimale, on comprend que la durée de vie peut tendre asymptotiquement vers l'infini.

Il me semble que la mesure des contraintes serait expérimentalement très difficile à mettre en oeuvre, en tout cas pour moi, avec mes moyens. On pourra simplement introduire une source de contrainte arbitraire, de valeur inconnue mais intuitivement du même ordre de grandeur que ce qu'on rencontre dans une imprimante Delta (une masse, par exemple).

En revanche, les trois autres variables peuvent être combinées assez facilement, en restant rigoureux. On doit pouvoir établir un graphe tridimensionnel de la relation durée_de_vie / amplitude / fréquence, ou tout du moins borner un domaine d'utilisation pratique, qui pourra rester ouvert vers les très longues durées de vie, s'il est évident, au vu du graphe, que le domaine exploré montre des formes asymptotiques.

Cette façon de procéder est scientifiquement irréprochable, et me permettra sans doute de disposer plus rapidement de plus de données utiles. En effet, si j'impose 20 Hz à une charnière, j'aurai un million de cycles en quatorze heures, et dix millions de cycles en moins de 6 jours. Et je peux éventuellement établir plusieurs tests en parallèle, avec des conditions différentes. Je peux aussi tenter d'atteindre les conditions de rupture, à très haute fréquence par exemple.

Je vais construire une série de petites machines identiques, qui auront chacune comme moteur une tête de lecture de disque dur, que j'alimenterai avec un générateur sinusoïdal, et un ampli analogique. Un compteur branché en parallèle mesurera la fréquence, et le nombre de cycles. Les charnières, identiques à celles du kit, seront montées plus ou moins co-axialement avec l'axe du moteur, et entrainées par un lien souple (silicone, par exemple). Je mesurerai les amplitudes en approchant des butées jusqu'au contact avec la charnière vibrante. C'est simple à réaliser, et je pense avoir tout ce qu'il faut.

Pour explorer les amplitudes jusqu'à 110° (les conditions extrêmes sur Zatsit), il me faudra sans doute un autre type de moteur. Je vais y réfléchir.

Qu'en pensez-vous ?
 
Dernière édition:
J

jips

Nouveau
Outre les résultats du systeme zatsit résultant du protocole évoqué, il pourrait être judicieux d'appliquer le dit protocole à des systèmes concurrents afin d'obtenir un positionnement du système dans le paysage du marché actuel.
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
Je pense que c'est à chaque fabricant de démontrer sa fiabilité. Si c'est moi qui fait les comparaisons, on va dire que je suis cruel... :wink:
 
J

jacounet

Compagnon
Salut Marc.

Faire des tests de fatigue ...bon pourquoi pas , tu vas démontrer que tes charnières plastique durent 3000 heures par exemple avec tes tests , ....
Problème pour le guguss lambda , déjà utiliser 1000 heures ce genre d'imprimante , voir plus ....en loisir c'est déjà un max non ? , ... même si j'y crois pas trop (3 h/j pendant 1 an , 1h par jour pendant 3 ans ...15 mn par jour pendant 12 ans ) .



Deuxièmement , le remplacement des charnières en cas de rupture , ne devrait pas poser problème ...sans trop se ruiner .
Il serait peut-être plus judicieux de démontrer ..., une meilleure précision , si c'est le cas ,et si c'est possible .
Enfin ce que j'en dis .:mrgreen:

Jacounet .
PS:
Pour 3000 heures de MTBF ( mean time before failure) , on arriverait sur une durée de 12 ans à 45 mn d'utilisation par jour environ ...!!! C'est déjà bien .
Pour donner des exemples de MTBF , dans l'éclairage, 1000 heures pour une ampoule type Edison classique années 2000 , 1500 à 2000 heures pour celle qui l'a remplacé récemment ( personnellement pas vu la différence ), 2000 à 3000 h pour les lampes basse consommation type néon ( là aussi c'est de l'arnaque au MTBF) ,6000 à 8000 heures pour les Led .
Je donne ça de mémoire , donc forcément à la louche .
 
Dernière édition:
J

J-Max

Compagnon
Bonjour,

3000h pour une imprimante 3D je les fais en un an.
Les plis c'est plus parlant selon moi.

Prenons une pièce rectangulaire de 5x200x100mm.
Cela représente 1/40e du plateau d'une imprimante lambda et 50% de la hauteur possible.
Imaginons une buse de 0.3mm et des couches de 0.2mm, 4 tracés pour les murs, couches pleines 2*6.
Somme toute, une petite pièce pas trop compliquée, +-1h30 de print.
Contours : donc on a 4 coins * 4 murs = 16 changements de direction (=plis).
Remplissage : (200mm-(8*0.3))/0.3 = 658 plis
Total par couche "pleine" = 658+16 = 674 plis.
Total par couche remplissage 25% = 658*0.25 = 168 plis
Nombre total de couches = 100/0.2 = 500
Nombre total de changement de directions pour cette pièce (nb. plis) :
(12*568)+(488*168) = 88.800 plis

Déjà, on voit que le test de 80.000 plis du fabricant ne sont rien par rapport à une petite impression.
Répétons ce même print chaque jour, et en un an on a déjà 32.412.000 plis.
Si on ramène ça à l'heure de print, ça fait à peu près 60.000 plis à l'heure.

En réalité, les pièces que nous imprimons sont beaucoup plus complexes.
Je pense objectivement qu'on dépasse très largement les 80.000 plis à l'heure.
Je ne sais pas ce que ça donne en moyenne, mais on doit pouvoir doubler tranquille.

Par ailleurs, j'ai calculé comme pour une cartésienne.
Or sur une delta, les trois axes jouent en permanence.
Autrement dit, ça plie tout le temps.
Il n'est pas rare que j'ai des prints de plus de 6h.
pour les gros prints, ça peut dépasser une journée d'impression.

Il me semble qu'il faudrait faire subir à la matière un gros stress test,
sur des durées longues pour démontrer les qualités de la matière.

Faire un pli par rotation sur un moteur fonctionnant à 3000rpm,
me semble très représentatif d'une utilisation moyenne d'une articulation sur une delta.
Moi mon imprimante tourne en moyenne 8h par jour.
Un vrai test devrait s'étaler au delà de la garantie constructeur, pour une utilisation maximale.
Si par exemple, garantie d'un an, alors il faut tester 365*24.
Donc un test sur 66 millions de cycles. CQFD.

++JM
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
@J-Max

Excuse-moi, mais je crois que tu te saoules un peu dans tes propres calculs : Tu conclus à 80.000 mouvements alternés par heure, sans voir que ça fait 22 par seconde, en moyenne ! C'est ridicule.

Il m'arrive certainement d'avoir des mouvements à 22 Hz, mais c'est sur des remplissages avec de très petits segments, de quelques millimètres au plus, ou bien des nids d'abeille, et en poussant l'accélération à fond pour des tests, en oubliant la qualité d'impression. Et d'ailleurs dans ce cas, ces quelques millimètres, vus au bout d'un bras de 277 mm de long, ça ne représente qu'un angle de jeu de la charnière absolument minime, je veux le faire remarquer.

Ensuite, tu poses comme exigible une utilisation 365 jours x 24 h, et en avant...

Je ne sais pas ce qui te pousses à vouloir démontrer des choses aussi bizarres, et à charger ainsi ma barque.

CQFD : rien du tout, chacun peut en juger...

Je vais faire des tests honnêtes et raisonnables, pour renseigner vraiment les gens, sans tenir compte de ce genre d'hypertrophie absurde, et un tantinet malveillante.
 
J

J-Max

Compagnon
Re,

Je me suis peut-être trompé quelque part, ça m'arrive aussi. Si c'est le cas, j'en suis bien désolé.
Effectivement dépasser les 80.000 plis à l'heure est sans doute optimiste.
Je vais regarder les erreurs que l'ai pu faire.

Je n'essaie pas de faire une démonstration à charge, ne te trompe pas,
je suis plutôt enthousiaste et favorable à ton projet. Tu n'ignore pas que je l'ai même relayé.
Un an, c'était si par exemple la garantie du constructeur s'exerçait sur un an.
Du coup, il me semblait raisonnable de tester sur une utilisation maximale.

Les petits calculs étaient avant tout là pour montrer que le test fabricant de 80.000 plis
n'étaient probablement pas suffisants pour rassurer des utilisateurs d'imprimantes 3D.
Même si mes calculs n'ont que 10% de vérité, sur la vie d'une imprimante 80.000 plis c'est rien,
même si tu les atteints en 10h au lieu d'une, 10h c'est un print
de moins d'1/4 du volume d'impression d'une prusa i3.

Pour le délai, je me suis basé sur ma machine. Il ne me semble pas que +-1h30 soit délirant.
Il s'agit bien de segments de remplissage de 2.6mm, c'est une petite pièce en effet, pas compliquée.
Cela ne m'étonnerait pas de pouvoir en faire plus d'une dizaine par seconde. Je testerai à l'occasion.
Avec une machine correcte bien réglée, on peut atteindre une bonne vitesse sans réelle perte de qualité.
Quand tu seras au bout des tests sur ta machine, tu devrais aussi le constater.
J'imagine que tu la fais déjà tourner plus vite que sur tes vidéos. Je te le souhaite.

Maintenant Je n'ai aucun conseil à te donner, c'est ta machine, ton projet, et peut-être ton futur business.
Je te laisse donc en parler dans les termes qui te conviennent.

++JM
 
S

stanloc

Compagnon
JM, tu devrais te cantonner à l'art contemporain et laisser la technique aux techniciens. Dans ton cursus je n'ai rien vu qui t'a préparé à faire l'expert dans nos domaines très techniques.
Etant donné tes réactions caractérielles je me suis souvent abstenu de relever toutes les erreurs que je notais dans tes explications interminables durant lesquelles il t'arrive de dire le contraire en fin de phrase de ce que tu as dit en début.
C'est un constat que je fais sans aucune animosité contre toi. D'ailleurs gaston et cncserv ont eu les mêmes réactions que moi souvent.
Stan
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
J-Max, Stanloc
N'en parlons plus. J-Max dit qu'il n'était pas malintentionné. Dont acte.
Je ne voudrais pas que ce fil devienne un terrain d'affrontement d'animosités stériles. Nous partageons le même intérêt pour la créativité technique, et en vérité tous azimuts...
 
M

M4vrick

Compagnon
Dans un sens J-Max n'a pas tord même s'il est un peu trop optimiste dans ces calculs.

Sur ma propre delta j'ai rarement moins de 1Hz et 20Hz ne me parait pas si éloigné de la vérité sur certains remplissage. Mais en moyenne on doit plutot etre aux alentours des 5Hz sur la tête pour une impression classique, entre les contours et le remplissage.
Par contre au niveau mécanique ce sont des changements d'angles très réduits, de quelques degrés uniquement et concrètement plus les changements sont rapides moins l'angle est important. Donc une fatigue des articulations très réduites, c'est à prendre en compte dans les tests.

Les 80 000 pliages évoqués plus haut doivent correspondre à des angles très importants du type 0° -> 90°, l'équivalence en terme de fatigue mécanique pour une utilisation dans une delta est difficile à réaliser. Donc envisager son propre test de stress plus adapté aux conditions géométriques de l'imprimante est une bonne chose.
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
@M4vrick
Je partage ton analyse et ta formulation : on peut atteindre 20 Hz, mais la moyenne doit être plutôt de 5 Hz, et, statistiquement, on a probablement une relation, très classique en physique, du type Amplitude = 1/F.

De toutes façons, je vais faire les deux tests : en accéléré sur banc d'essai avec une seule charnière, et en situation réelle sur une machine de test montée pour ça, qui tournera jusqu'à ce qu'elle rende l'âme.
 
G

gaston48

Compagnon
Stabilité de position de l'axe de pivotement :
Bonjour,
Tu as répondu sur la raideur de l'articulation, je voulais évoquer la position de l'axe de l'articulation
en fonction de l'angle d'articulation.
Une illustration ici:
En pointillés: la position à respecter,
En traits pleins: la position réellement atteinte.
articul.jpg
 
T

toff

Compagnon
ah la théorie :-D
va au bout du dessin Gaston, fait les trois côtés du support de buse et je pense que cet écart n'a pas d'impact sur la position de la buse sur le plan x/y. Il doit y avoir un impact sur le Z puisque l'entraxe des points de pivot est plus grand, mais je pense que rapporté au rayon de courbure de l'articulation, c'est négligeable.

Marc, je suis fan de ta manière de travailler, ne change rien, tu as tout bon :smt038
D'ailleurs, je veux bien faire parti des beta quand tu va mettre à dispo les premières ventes.
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
Bien vu, Gaston48.
J'ai tout de suite imaginé cet effet, et le minimiser a été mon premier souci lors de la réalisation de mes très nombreux prototypes pour les charnières. Mais c'était un faux problème, et, après optimisation des charnières, je pense qu'il est maintenant tout-à-fait négligeable : je suis incapable d'en mesurer la valeur sur le bras réalisé avec ses deux articulations, ni d'en constater les conséquences sur une pièce imprimée, mesurée au Palmer.

Il est important de comprendre que cet effet (très théorique !) de déplacement du point d'articulation, n'est pas équivalent à un jeu mécanique, parce que la répétabilité reste toujours acquise. En fait, on a une situation théorique où les bras se raccourcissent (peut-être) de quelques centièmes de mm lorsqu'ils s'éloignent des colonnes, mais en restant sans jeu : il reprendront exactement la même longueur dans la même situation.

Par ailleurs, ce déplacement théorique est d'autant plus faible que l'angle de la charnière l'est. Or, les charnières horizontales n'ont une amplitude maximale que de 55°, et c'est elles qui pourraient introduire le plus de déplacement. Le déplacement des charnières verticales, même s'il était 100 fois plus grand, n'aurait pas de conséquence redhibitoire.

Enfin, la procédure de réglage des fins de course, qu'elle soit automatique ou manuelle, intègre de fait la longueur des bras telle qu'elle est au moment de la mesure. Il est probable que la valeur proposée de la variable DELTA_RADIUS se retrouve finalement optimale, quoi qu'il en soit.

En conclusion, ça me fait plaisir que tu aies vu ça, ça montre que tu comprends bien le système. Mais rassure-toi, il n'y a en pratique aucune conséquence.

Dans une imprimante 3D à fusion de fil, la répétabilité est bien plus importante que la précision. Zatsit, par son principe, a une répétabilité excellente, sans que la précision en souffre. Il ne faut pas oublier que l'on traite des plastiques dont le volume varie de plusieurs pourcents entre la fusion et l'état solide. Donc, c'est la répétabilité qui doit être recherchée d'abord, parce que si on a la répétabilité, on pourra toujours corriger la précision, en fonction des différentes variables.
 
D

Dardar88

Compagnon
Bonjour Marc

je trouve ton projet tres novateur , le design porté a ce qu'il a de plus noble et fondamental,
j’apprécie aussi la suite des commentaires souvent judicieux et pointus des posteurs .

Je trouve normal qu'a partir d'une idée de base qui joue un peu sur le fil du rasoir et c'est plus
qu'une image dans ton cas on arrive logiquement a des tests de rupture suivant une procedure
presque "normalisée"
Peut etre faudrait il aussi faire une analyse fine de l'aspect de la saignée que tu pratiques a l'angle de flexion , et aussi y ajouter au dela d'un usinage en V si c'est le cas ,un traitement compressif a chaud (si c'est possible...si ça ne modifie pas la structure molleculaire a l'inverse du resultat escompté) de façon a eviter des amorces de rupture que peuvent engendrer un fraisage sur plastique (a l'echelle
macroscopique)

j'imagine aussi qu'une temperature de fonctionnement locale a atteindre ,
de bonne condition hydrometrique et certaines frequences de resonnances
a eviter (parametrage du Jerk par exemple) seraient parmi les facteurs favorables a la durabilité
de ce qui est en meme temps la pierre angulaire de ton concept et aussi son talon d’Achille.

En tous cas bravo et bonne finalisation

t.
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
Merci, mais il ne faut pas accréditer l'idée qu'il y a un talon d'Achille dans ces charnières. Je ne fais pas ces tests pour vérifier, mais pour convaincre ! Pour ce qui me concerne, je suis sûr que c'est une solution plus fiable, dans cette application, que toute alternative mécanique.
 
M

M4vrick

Compagnon
Que ce soit plus fiable qu'une rotule personnellement j'ai un gros. D'un coté tu as un matériau certes nouveau et très bien conçu mais qui doit tout de même fatiguer puisqu'on parle de pliure, et de l'autre une rotule qui a une charge relativement faible comparativement à son utilisation habituelle donc une durée de vie très très importante.
A long terme sur la durée de vie de l'imprimante je mise sur les rotules :mrgreen: Et je ne pense pas être le seul dans ce cas.

Donc effectivement il va falloir prouver la durée de vie de ton concept :wink:
 
O

osiver

Compagnon
Pourquoi ne pas garantir à chaque acheteur du kit un remplacement gratuit des éléments de charnière qui viendraient à défaillir dans les, disons, 10 ans ?? :icon15:
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
Bon, je commence par confirmer que je vais tenter de convaincre par des tests, pas par du blabla.

Ayant dit cela, ça n'empêche pas d'exprimer comment je vois ce qui, à mon sens, se passe dans toute articulation. Dans tous les cas, il va y avoir un frottement.

Soit des surfaces seront en mouvement relatif, et l'on est dans des phénomènes de frottement dont nous avons tous une intuition physique.

Soit (dans le cas du polypropylène) ce sont de longues molécules qui se déplacent les unes par rapport aux autres (Pierre-Gilles de Gennes comparait cela à un plat de spaghetti), d'une façon qui échappe à notre intuition.

Une chose dont on a l'intuition, en revanche, c'est que, si l'on veut casser quelque chose de plat, on peut essayer de le plier un assez grand nombre de fois, souvent, ça marche. C'est cette forme d'intériorisation intuitive du comportement d'un pli quelconque qui explique, à mon avis, la réticence que je rencontre.

Une rotule s'usera, et tout le monde comprend comment. Pour un pli, c'est plus mystérieux, mais on pense spontanément que d'ordinaire, ça casse.

N'empêche que, sur 20 millions de cycles, la rotule sera usée d'une façon qui empêchera la machine de fonctionner correctement, alors que les spaghetti mobiles à l'intérieur d'un pli de polypropylène seront toujours en place : ça n'est pas facile, de casser le contenu d'un plat de spaghetti.
 
M

M4vrick

Compagnon
J'aime beaucoup la comparaison avec le plat de spaghetti :)

Vivement les essais pour qu'on voit le résultat !
 
S

stanloc

Compagnon
Je signale à ceux qui croient que tous les matériaux subissent un problème de fatigue que ce n'est pas le cas par exemple pour le bois. Les hélices d'avions légers en bois ne sont pas tenues de noter leur durée d'utilisation contrairement à des hélices en aluminium probablement 10 ou 20 fois plus chères.
Les boîtes étanches Lock & Lock qui utilisent le même principe que Marc (même plastique ? je ne sais) ont d'après le fabricant des charnières sur leur couvercle ayant une durée de vie de 3 000 000 de manœuvres mais en général il s'agit d'une rotation de 90° à chaque fois.
De mon point de vue la "mode" des imprimantes 3D dans le grand public sera passée avant que Marc n'ait à changer ses charnières.
Stan
 
D

Dardar88

Compagnon
j'adore la reference a gilles de gennes , dommage qu'il n'ait pas pondu la mollecule auto-reparatrice ,
il avait l'art de synthetiser les vieilles idées ,recherches non finalisées, tombées dans l'oubliette
d'obscurs grimoires pour les propulser a l'etat de nouvelles technologies ...
 
M

Marc PELTIER

Compagnon
Stanloc, la référence aux charnières LocknLock m'intéresse : il est rare que le nombre de manœuvres admissible soit mentionné, et dans le cas d'un couvercle, il y a des efforts conséquents lors du verrouillage et du dévérouillage, et en effet une grande amplitude. Comment as-tu l'information ?
 
S

stanloc

Compagnon
J

jjdu33

Compagnon
bjr ,

Qu' un fabricant donne une durée de vie c 'est une chose , maintenant un revendeur ( même pro ) d 'ustensiles de cuisine , la c 'est autre chose ( surtout qu'il n' y a aucune condition de test !!!!) ......enfin avis personnel ....

de plus c 'est des test en laboratoire , toi l' utilisation c 'est en réel .......

jj
 
Dernière édition:
M

M4vrick

Compagnon
Notez bien que c'est le système d'ouverture/fermeture qui est donné pour 3 millions d'utilisations, par les charnières, juste les clips en plastiques qui maintiennent les rabats :wink:
Ils sont coutumier de ce genre d'approximations
 
S

stanloc

Compagnon
Moi à la place de Marc, je serais agacé avec tous ces messages 'gonflants" sur la tenue de mes charnières.
@jjdu33 ; réfléchis un peu : si le vendeur d'ustensiles de cuisine annonce une durée de vie pour les charnières de ses boîtes c'est parce que le fabricant le lui a dit. Vas sur le site du fabricant pour t'en convaincre. Par ailleurs tu sembles avoir une drôle de conception des essais que l'on peut faire pour juger de la fiabilité d'un produit. Est ce que tu crois que Marc va attendre 10 ans pour sortir son kit pour pouvoir dire que ses charnières tiennent 10 ans en utilisation REELLE ?
Stan
 
Statut
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